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EQUIPO PARA EL ENFRIAMIENTO DEL AIRE EXTERIOR A TEMPERATURA INFERIOR A LA DE SU BULBO HÚMEDO. SIN COMPRESIÓN MECÁNICA El Eliminador de Calor Sensible es.

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1 EQUIPO PARA EL ENFRIAMIENTO DEL AIRE EXTERIOR A TEMPERATURA INFERIOR A LA DE SU BULBO HÚMEDO. SIN COMPRESIÓN MECÁNICA El Eliminador de Calor Sensible es una Unidad de Tratamiento de Aire (UTA), que utiliza el agua enfriada en un proceso evaporativo secuencial para pre enfriar el aire de Ventilación utilizado en las Instalaciones de Climatización. EL CONJUNTO E. C. S. ESTÁ FORMADO POR DOS MÓDULOS TOTALMENTE INDEPENDIENTES. Los Módulos de la Unidad están descritos como: 1. Módulo de enfriamiento del agua (superior en el esquema). 2. Módulo de Tratamiento de Aire (inferior en el esquema). ES B1;; U ; Pendiente las patentes internacionales PCT/ES 2 011/ y EP/

2 E. C. S. ELIMINADOR DE CALOR SENSIBLE Patente española nº U (0)

3 DESCRIPCIÓN DE COMPONENTES

4 DESCRIPCIÓN TÉCNICA Patente española nº U (0)

5 I - OBJETO. Es el objeto de este estudio es la descripción del equipo y mostrar los cálculos que demuestren la viabilidad técnica del fin propuesto. II – ANTECEDENTES. En el Diagrama Psicrometrico adjunto (nº 1), se puede observar el proceso deseado de enfriamiento del aire. En la primera etapa se produce un enfriamiento sensible del aire desde las condiciones exteriores (Madrid. Temperatura seca, Ts. = 36,5ºC, Humedad Absoluta H. A. = 9,8 gr./Kg.) a 24,5 ºC. En la segunda etapa se realiza un enfriamiento adiabático del aire pasando a 18ºC Ts. H.A 11,5 gr./Kg.., temperatura que es inferior a la temperatura húmeda Th. del aire exterior 21,4ºC. Estas operaciones se realizan en el módulo de tratamiento del aire del equipo. Para conseguir el agua fría necesaria para el enfriamiento sensible del aire se utiliza el Módulo de Enfriamiento del agua. Dispone de un panel evaporativo bañado al 50% superior por aire exterior y el 50 % inferior bañado por aire exterior pre enfriado en una batería dispuesta para tal fin. El propósito de este enfriamiento en cascada del agua, es bajar el termómetro húmedo del aire de entrada al panel a un valor inferior a la temperatura deseada del agua. Estos procesos no son adiabáticos, ya que se está cambiando calor con el exterior (Las fuentes de calor son las baterías de enfriamiento sensible del aire exterior). Los procesos termodinámicos que se producen en el panel, pueden observarse en los Diagramas Psicrometricos 2 y 3. Patente española nº U (0)

6 III – DESCRIPCION DEL EQUIPO. Como pueden observarse en el croquis PROTOTIPO adjunto, el agua refrigerada en el panel evaporativo del módulo de enfriamiento de agua, (superior), es aspirada de la bandeja de recogida por un grupo motobomba y enviada a la batería 8, eliminador de calor sensible del aire exterior. El agua de salida de esta batería alimenta la batería 7 para preenfriamiento del aire exterior, con el fin de disminuir su termómetro húmedo y posibilitar el enfriamiento de agua a la temperatura deseada de 21ºC. En el panel evaporativo se produce un enfriamiento en cascada del agua de proceso desde 26,5º C a 21º C. Una vez enfriado el aire en la batería sensible, realizamos otro adiabático en el panel evaporativo del módulo de tratamiento de aire, (inferior), con el fin de conseguir 18ºC de temperatura de salida del aire tratado. El equipo se completa con ventiladores para forzar la circulación de aire, filtro para protección de baterías y paneles y compuertas para ajuste de caudales de aire, estando el conjunto contenido en un envolvente de chapa galvanizada aislada con paneles tipo sándwich. Patente española nº U (0)

7 IV – CALCULOS. Los caudales de aire pueden ser variables en función del diseño de las unidades E.C.S. IV.1. Batería de enfriamiento sensible. (8) Caudal de aire: 500 m3/h. Temperatura de Entrada de agua: 21 ºC. T.S. entrada aire: 36,5ºC Temperatura de Salida de agua: 24 ºC H.A. entrada aire: 9,8 gr./Kg. T.S. salida aire: 24,5ºC. H.A. salida aire: 9,8 gr./Kg. Densidad del aire: 1,2 Kg./m3. Calor específico del aire: 0,24 kc/Kg. Producto densidad - calor ext. : 0,29 Calor latente del agua a 20 ºC 0,580 Kc. /gr. Producto densidad calor latente: 0,7 Calor específico agua: 1 kc/ kg. ºC. Densidad de agua: 1 kg/l. Potencia batería = 500 x 0,29 (36,5 – 24,5) = kc/h. Caudal de agua = / 3 = 580 l/h. Patente española nº U (0)

8 IV.2. Batería de preenfriamiento. (7) Caudal de aire: 500 m3/h. T.S. entrada de aire: 36,5 ºC. T.S. salida del aire: 27 ºC. Potencia. 500 x 0,29 x (36,5 – 27) = 1.377,5 kc/h. Salto térmico de temperatura del agua = 1.377,5/580 = 2,4 ºC. Temperatura salida del agua: ,4 = 26,4 ºC. Patente española nº U (0)

9 IV.3 Panel Evaporativo. Se elige un panel de 150 mm espesor eficacia 97,5 %, caída de presión 60 Pa. IV.3.1 – Panel evaporativo superior (ver psicrometrico 2). (1ª Etapa Enfriamiento de agua) Superficie bañada: 50 %. Caudal de aire: 500 m3/h. T.S. entrada de aire: 36,5 ºC. H.A. entrada de aire: 9,8 gr. /Kg. T. saturación adiabática aire de entrada: 21,3 ºC. T. S. salida de aire. 26,5 ºC. H.A. salida de aire: 20 gr. /Kg. T. Entrada de agua: 26,4ºC. Caudal de agua: 580 l/h. Potencia extraída del agua: 500 x 0,7 x 6 = Kc. /h. Enfriamiento del agua: / 580 = 3,6 ºC. Temperatura salida de agua: 26,4 – 3,6 = 22,8 ºC. Consideramos para el cálculo 23 ºC, valor valido al ser mayor que 21,4 ºC, temperatura de saturación adiabática del aire de entrada.

10 IV.3.2 – Panel evaporativo inferior (ver psicrometrico 3). (2ª Etapa de Enfriamiento del agua). Superficie bañada: 50 %. T.S. entrada de aire: 27 ºC. H.A. entrada de aire: 9,8 gr. /Kg. T. S. salida de aire. 23 ºC. H.A. salida de aire: 15,8 fr. /h. T. saturación adiabática aire de entrada: 18,5 ºC. Caudal de aire: 500 m3/h. Temperatura entrada de agua: 23 ºC. Caudal de agua: 580 l/h. Potencia extraída del agua: 500 x 0,7 x 4,3 = Kc. /h. Enfriamiento del agua: / 580 = 2,5 ºC. Temperatura salida de agua: 23 – 2,5 = 20,5 ºC. Consideramos para el cálculo 21ºC, valor válido al ser mayor que 18,5 ºC, temperatura de saturación adiabática del aire de entrada. Patente española nº U (0)

11 V – COMPARACION DEL RENDIMIENTO CON ENFRIAMIENTO POR COMPRESION MECANICA. Partimos de lo que sigue: Enfriamiento del aire tratado: 18,5 ºC. Potencia: 500 x 0,29 x 18,5 = 2.682,5 kc/h = 3,2 kw. Caudal de aire auxiliar: m3/h. Presión total del ventilador: 20 mm.c.d.a. Rendimiento del ventilador: 0,6. Caudal de la bomba:580 l/h = 0,16 l/s. Altura manométrica de la bomba: 8 m.c.d.a. Rendimiento de la bomba: 0,7 COP compresión mecánica: 2,5 Potencia compresión mecánica: 3,2/ 2,5 = 1,28 Kw x 20 Potencia ventilador: = 0,09 Kw x102x0,6 0,16 x 8 Potencia bomba: x 0,736 = 0,02 Kw. 75 x 0,7 Potencia Total del Prototipo: 0,09 + 0,02 = 0,11 Kw. Relación = Potencia de Compresión Mecánica / Potencia Total Prototipo = 1,28 / 0,11 = 11 Lo que significa 11 veces más eficaz el sistema descrito que el convencional de compresión mecánica. Patente española nº U (0)

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15 E. C. S. ELIMINADOR DE CALOR SENSIBLE Descripción del Funcionamiento Patente española nº U (0)

16 DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO. El aire exterior entra en el módulo superior a través de las compuertas A dividido en dos secciones independientes B debido a que éste ha sido dividido en dos partes iguales. En ambos casos los flujos de aire atraviesan la media evaporativa 10 que se alimenta con el agua enfriada por evaporación desde el depósito de acumulación 12. EN EL MÓDULO DE ENFRIAMIENTO EVAPORATIVO: EL FLUJO SUPERIOR el aire exterior atraviesa directamente la media evaporativa, produciéndose el PRIMER ENFRIAMIENTO DEL AGUA al reducirse la temperatura de ésta acercándose a la temperatura del bulbo húmedo de dicho aire exterior que la atraviesa. EL FLUJO INFERIOR el aire exterior ATRAVIESA PRIMERO LA BATERÍA 7 que está alimentada con el agua enfriada por evaporación directamente desde el depósito de acumulación 12, reduciendo así la temperatura seca del dicho aire exterior, y como consecuencia también su temperatura húmeda. El resultado de esta segunda etapa es que se consigue así el SEGUNDO ENFRIAMIENTO DEL AGUA Y EL MAYOR ACERCAMIENTO POSIBLE A LA TEMPERATURA DE BULBO HÚMEDO DEL AIRE EXTERIOR. Patente española nº U (0)

17 Descripción del funcionamiento. El Aire Exterior entra en el módulo inferior a través de la compuerta A. El flujo de aire pasa a través del intercambiador 8 que está alimentado también con el agua enfriada por evaporación y que se introduce en él directamente desde el depósito de acumulación 12 de la UNIDAD SUPERIOR, reduciendo así la temperatura seca del aire exterior. A continuación, el Aire Exterior que ha sido enfriado de manera sensible y sin aumentar su contenido de agua, (seco), pasa a través de la sección de humectación 10 alimentada por la bomba de impulsión B y distribuida mediante el difusor 9. Esta etapa de humectación podrá estar en funcionamiento o no según necesidades de la zona climática en la que sea instalada le unidad E. C. S. El funcionamiento de esta etapa de humectación en zonas climáticas secas, hará que la temperatura del aire exterior enfriado en la primera etapa en el intercambiador 8 se reduzca aún mas entre 2 y 3 ºC. Una vez realizados estos procesos, el aire enfriado se introduce la ambiente a climatizar a través del ventilador de impulsión 14 Patente española nº U (0)

18 COMPARATIVO DE AHORRO ENERGÉTICO ENTRE UTILIZACIÓN DE SISTEMAS MECÁNICOS CON EL ELIMINADOR DE CALOR SENSIBLE EN EL TERRITORIO ESPAÑOL E. C. S. Patente española nº U (0)

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20 FIN


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